Что такое приварные фланцы и фитинги
Даже при всех современных достижениях технологий, всецело система сварного трубопровода на протяжении десятилетий оставалась лучшим выбором для использования под высоким давлением и высокотемпературного применения.
Во многих случаях трубопроводы в школах, промышленных предприятиях и на заводах имели преимущество по сравнению с полностью приварной системой.
В частности, они становятся закрытым резервуаром, соединяющим части труб, клапанов, фитингов и фланцев, также, сварное соединение фактически становится частью секции, сводя к минимуму возможность утечки, а также продлевает срок службы. Это обеспечивает большую безопасность, особенно в условиях внутреннего давления.
Дополнительно, фитинги приварные встык образуют сплошную металлическую конструкцию с трубой, добавляя прочность любой трубопроводной системе. Более того, более гладкие соединения упрощают изоляцию и занимают меньше места.
Рассмотрев подробнее типы фитингов и фланцев, разработанные для использования в сварных системах, сразу отмечают их признанность и преимущество. Далее представлен краткий перечень доступных фитингов.
Что такое фитинги?
Фитинг - это любая деталь, используемая в трубопроводной системе для изменения направления или функции и присоединяются к этой системе механически или с помощью сварки. Самый простой способ изменить направление трубы - это согнуть ее. Однако, помимо ограничения потока, этот метод часто искажает форму трубы и снижает прочность стен.
Еще один метод изменения направления - это косой стык, т.е. прямые части трубы нарезают на нужный изгиб и сваривают вместе. Этот тип значительно снижает пропускную способность за счет создания большей турбулентности. Одиночный сегментный отвод примерно в шесть раз превышает сопротивление отвода с гладкой поверхностью. Фитинги рекомендуется применять для большинства систем трубопроводов, где скорость потока, внутреннее давление и защита от агрессивной среды являются основными факторами, влияющими на процесс проектирования.
Основные виды фитингов
Резьбовые фитинги
Эти фитинги соединяются с системой с помощью резьбы. Резьба может проникать на половину толщины стенки, что ослабляет трубу в области соединения.
Однако для подготовки и установки резьбовых систем обычно требуется больше времени, так как они почти всегда требуют значительных производственных затрат, таких как резьбовые концы труб и т. д.
Необязательный монтаж на месте и резьбовые соединения создают потенциальные проблемные области при более высоком рабочем давлении.
Фланцевые фитинги
Это кованые фитинги со встроенными фланцами для крепления к сопрягаемым деталям. Основные недостатки фитингов с фланцами - это большие нагрузки и увеличенное занимаемое пространство.
Фитинги со сваркой враструб
Эти фитинги имеют внутренний диаметр, который соответствует размеру трубы. Труба вставляется в фитинг, а затем сваривается снаружи по окружности.
Основным недостатком является потенциальная нестыковка, где образуется углубление, что может инициировать появление коррозии.
Фитинги со сваркой встык
В дополнение к некоторым из ранее упомянутых преимуществ, эти фитинги занимают меньше пространства, обеспечивает более гладкую внутреннюю поверхность и обеспечивают более постепенные изменения направления. Теперь будут обсуждаться некоторые полезные советы по выбору конкретных сварных фитингов для различных работ по прокладыванию трубопровода.
Отводы 90 и 45
Поскольку отводы - это очень часто используемые фитинги, они будут рассмотрены в первую очередь. Как правило, их значения размеров обозначают либо большой (long) радиус, либо короткий (short) радиус. Отвод с большим радиусом обычно подходит для стандартных условий эксплуатации. Расстояние от центральной точки до края отвода обычно в 1-½ раза больше номинального размера отвода. Расстояние от центральной точки до края отвода с коротким радиусом аналогично диаметру трубы.
Для особых применений, тип отвода выбирается по соглашению, основанному на трех критериях, а именно, расход материала, доступное место и начальная стоимость.
Для применения, где скорость потока имеет решающее значение, а место не ограничено, пользователь может выбрать фитинги с большим радиусом. Это дает ему наименьшее снижение потока и давления падение от внутренней фрикционной резистенции и потока турбулентность.
Отвод 90 большого радиуса
Отвод 90 короткого радиуса
Когда пространство ограничено и скорость потока не критична, часто выбирается отвод короткого радиуса.
Когда жидкости перемещаются на большие расстояния или должны сталкиваться со многими изменениями направления, отводы короткого радиуса не рекомендуется по причине значительной потери напора, которая может потребовать установки более крупного насосного оборудования.
Отводы с большим радиусом стоит меньше, чем фитинги с коротким радиусом. Длинный радиус отвода обеспечивает минимальное сопротивление потоку за счет экономии места и в настоящее время на их долю приходится более 90 процентов всех используемых отводов.
Из-за бесчисленных изменений, происходящих в системах трубопроводов, производители фитингов выпускают ряд фитингов специальных форм и с различными деталями, отличными от стандартных. Некоторые из основных сварочных фитингов и фланцев, доступных в настоящее время, описаны ниже.
Переходной отвод 90 градусов предназначен для изменения направления, а также для уменьшения длины потока в пределах трубопроводной системы. Использование как стандартного отвода 90 градусов, так и переходного может сделать это, или переходной отвод 90 длинного радиуса может сделать это. Последнее обычно предпочтительнее потому что это убирает один фитинг и уменьшает необходимость сварки более чем одну треть. Кроме того, постепенное уменьшение диаметра по всей дуге с помощью переходного отвода обеспечивает меньшее сопротивление потоку и уменьшает эффект турбулентности потока и потенциального внутреннего воздействия. Эти функции предотвращают значительные перепады давления в линии.
Переходной отвод 90 градусов
Из-за что этот фитинг занимает меньше места, чем сочетание прямого отвода и перехода, применение изоляции трубопровода упрощается. Переходной отвод сложнее сделать и стоит дороже, чем комбинацию отвода и перехода. Тем не менее, поскольку требуется меньше сварки и установка происходит быстрее, фактический перепад может быть очень небольшим.
Переходной отвод 45 градусов имеют все преимущества отвода с длинным радиусом 90 градусов. Он вообще используется, когда желательно частичное или постепенное изменение направления. Спрос на отводы 45 градусов длинного радиуса несколько ограничен, и они занимают очень маленький сегмент рынка.
Отвод 45 с большим радиусом
Отводы 180 градусов
Рекомендуемый способ для изменения направления на 180 градусов заключается в том, чтобы использовать сформированный фитинг на 180 градусов вместо того, чтобы объединить два отвода 90 градусов или изготовить на месте изгиб трубы на 180 градусов из прямой части трубы.Отводы используются в основном в змеевиках подогревателя и теплообменниках. Свободное пространство которое занимают змеевики определяет какой отвод использовать, короткого или длинного радиуса. У всех отводов 180 градусов длинного и короткого радиуса, межосевое расстояние в два раза больше соответствующих им отводов на 90.
Отвод 180 с длинным радиусом
Отвод 180 с коротким радиусом
Тройники
Тройник - это разветвленный, усиленный выпускной фитинг, который пускает поток на 90 градусов к основному потоку. Основной поток проходит через тройник. Выходное отверстие на 90 градусов называется патрубком тройника. Равнопроходной тройник изготавливается со всеми тремя отверстиями, отводом и ответвлениями одинакового же размера. Переходной тройник сделан с отверстием ответвлений меньше чем отвод, что обеспечивает увеличение мощности потока.
Равнопроходной тройник
Переходной тройник
Втулка под фланец соединенная внахлест
Эти фитинги используются в линиях, которые могут потребовать быстроразъемную систему. Они также используются для облегчения выравнивания отверстий под болты фланцев там где фланцы приварены или прикреплены к трубе.
Обычно втулки под фланец устанавливаются парами, парные фитинги с двумя фланцевыми соединениями. Это позволяет открыть линию для будущей очистки и осмотра, и если линия требует замены, фланцы могут быть использованы повторно, потому что они не крепятся к системе. Они свободно перемещаются за пределами трубы. Втулки под фланец соединенные внахлестку сделаны с резьбовой поверхностью прокладки для улучшенного герметичного соединения и предотвращения утечки в нем. Эта поверхность заменила выступающую поверхность прокладки фланца.
Втулка под фланец соединенная внахлест
Переходы
Все переходы, эксцентрические и концентрические, уменьшают действительный размер трубы. Из-за меньшей площадью поперечного сечения существует повышенное сопротивление трения к текучему материалу и увеличения давления системы.
Выходное отверстие у эксцентрического перехода смещено относительно центра. Оно выравнивается только с одной стороны отверстия. Этот переход труднее производить, чем концентрический переход и затраты на его изготовление больше.
Одним из преимуществ по сравнению с концентрическим переходом является то, что он может быть подвешенным или подвешиваться вровень к плоскому потолку или стене. Это обеспечивает большую поддержку системы трубопроводов и во много раз уменьшает занимаемое пространство. При использовании в горизонтальных трубопроводных системах с прямой стороной, это действует как ловушка для иностранного материала. Установка прямой стороной вниз предотвращает попадание посторонних материалов.
Концентрический переход выполнен с общим входом и выходом на одной осевой линии. Этот переход менее производительный, чем эксцентрический и адаптируется к большинству трубопроводов.
Эксцентрический переход
Концентрический переход
Крышки
Функция крышки состоит в том, чтобы блокировать конец трубопровода. Крышка надевается на открытый конец и приваривается вокруг соединения.
Фланцы
Фланец - это кованое или литое металлическое кольцо, предназначенное для соединения двух частей системы трубопровода или создать из системы трубопровода резервуар высокого давления, клапан,или любой другой цельный фланцевый узел. Фланцы присоединяются к трубопроводу с помощью системы с резьбой или сваркой и соединены друг с другом с помощью болтов. Например, каждый изготовленный резервуар под давлением имеет по меньшей мере один фланцевый узел. Это выпускное отверстие имеет заданную окружность болтового крепления и количество отверстий. Фланцы сконструированы и изготовлены в соответствии с окружностью болтового крепления и отверстиями для болта, поэтому их можно совместить. С этого фланца начинается система трубопроводов. Обычно толщина и наружный диаметр фланца увеличиваются по мере увеличения номинального значения давления в системе трубопровода.
Самая важная часть фланца это его поверхность. Фланцевые поверхности обработаны для обеспечения достаточной площади контакта с поверхностью прокладки.
Классификация фланцев
Поверхность с соединительным выступом (приподнятая поверхность): Площадь контактной поверхности повышается на 0,0625 дюйма для классов 150 и 300. Для класса выше 300 площадь контакта увеличивается на 0,25 дюйма.
Гладкая уплотнительная поверхность: При креплении фланцев класса 150 или 300 к фланцам из чугуна, должна быть использована плоская поверхность.
Поверхность с впадиной под прокладку овального сечения: Обычно используются с фланцами класса 400 и выше, но может быть сконструировано для более низких классов при желании.
Фланцы разработаны специально для классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Распространенными типами фланцев являются приварной с высокой горловиной , накидной с низкой горловиной, соединение внахлест, резьбовое соединение, глухой.
Фланец приварной встык
Фланец с приварной горловиной обычно называют воротниковым. Он предназначен для передачи и равномерного распределения напряжений в трубе, тем самым обеспечивает снижение любой концентрации тяжелых нагрузок на нижнюю часть фланца после соединения. Фланец с приварной горловиной - это лучший фланец для стыковой сварки из-за присущего ему внутреннего запаса прочности. Конусная ступица и постепенный переход толщины в область стыкового сварного соединения добавляет укрепления из точка зрения силы и сопротивляемости к выгибанию. Плавный переход от толщины фланца к толщина стенки трубы под действием выступа чрезвычайно эффективно в условиях деформаций линейных расширений либо переменных сил.
Фланец приварной встык
Приварной встык фланец используются в служебных целях, обычно с высоким давлением и при низких или высоких температурах. Фланцы воротниковые высверлены для соответствия внутреннему диаметру соответствующей трубы. Следовательно, чем легче (ниже марка) труба, тем больше отверстие фланцев.
Фланец высверливается, чтобы соответствовать внутреннему диаметру трубы после соединения, что исключает препятствия в потоке, которое может увеличить турбулентность и способствовать эрозии металла.
Плоский (накидной), свободный, резьбовой
У накидного фланца низкая горловина, потому что он приваривается внутри и снаружи,чтобы обеспечить достаточную прочность и предотвратить утечку. Накидные фланцы высверливаются немного больше, чем внешний диаметр соответствующей трубы. Их стоимость ниже и делает их предпочтительными для приварки для многих пользователей. Однако стоимость с учётом установки не намного ниже чем для фланца с приварной горловиной из-за дополнительной сварки.
Накидной фланец
Свободный фланец внахлестку почти идентичен накидному фланцу за исключением радиуса на пересечении отверстия и поверхности фланца. Этот радиус необходим для обеспечения соединения к втулке под фланец соединенного внахлест.
Как правило, фланец внахлестку и втулка под фланец соединенная внахлест используется в основном в системах трубопроводов, которые часто демонтируются для проверки или очистки.
Эти фланцы эффективны в системах, где есть возможность вращать фланцы и выравнивать отверстия под болты, что упрощает монтаж большого диаметра и трудно доступных систем трубопроводов.
Свободный фланец
Резьбовой фланец похож на накидной фланец, но отверстие имеет резьбу. Его главное преимущество в том, что он может быть собран без сварки. Эта особенность делает его предпочтительнее для эксплуатации, при низком давлении и низкой температуре окружающей среды. Резьбовые фланцы могут быть установлены в особо опасных зонах, где сварка может быть опасна. Резьбовые фланцы не подходят для экстремальных температурных условий или сгибательного напряжения любой большой величины.
Резьбовой фланец
Переменные условия могут вызвать утечку через резьбу только после нескольких циклов нагрева или многократного воздействия напряжения. Герметичный сварной шов вокруг соединения иногда выполняется, чтобы избежать возможность утечки, но это не всегда приемлемо и возможно.
Раструбный фланец
Фланцы с впадиной под сварку были изначально разработаны для использования в малогабаритных трубопроводах высокого давления и немного дороже, чем накидные.
Когда обеспечивается внутренний шов, их статическая прочность равна, но их предел ограниченной выносливости намного больше, чем накидные фланцы сваренные двухсторонней сваркой .
Глухой фланец
Глухой фланец - это сплошная поковка, используемая для заглушения конца системы трубопроводной системы и для получения доступа к внутреннему строению линии. Эти фланцы с позиции внутреннего давления и нагрузки на болт являются наиболее высоконапряжённым типом из всех. Однако, поскольку максимум напряжения в глухом фланце является напряжение при изгибе в центре, их можно смело считать более высокого порядка, чем другие фланцы. Тем не менее, они не подходят для повторного сильного гидравлического удара, или когда температура является критическим фактором.
Для этих ситуаций лучше подходит заглушка под сварку.
